隨著技術(shù)成熟度的增加,空心杯電機憑借性能優(yōu)越,廣泛應用于民用領(lǐng)域,包括工廠自動化、機器人、醫(yī)療技術(shù)等。
在機器人領(lǐng)域,靈巧手空間狹小,需要配備小型化且控制精度高的電機。
空心杯電機是機器人靈巧手關(guān)鍵零部件,其主要優(yōu)點包括啟動轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)子與定子間無徑向作用力、速度曲線平滑,噪音小、峰值轉(zhuǎn)矩高、散熱效果好等。
人形機器人中主要采用舵機、空心杯電機等,舵機可應用于機器人手以外的部分,空心杯電機可應用于機器人手部。根據(jù)靈活程度的需求,常規(guī)單手搭載六件,即每個手指一顆/拇指兩顆,單臺人形機器人,預計搭載12件空心杯電機。
空心杯電機的靈魂所在:轉(zhuǎn)子電樞只有繞組沒有電樞鐵芯。
如果給空心杯電機歸類的話,空心杯電機是一臺不安分守己的直流電機,它:
是一臺直流電機;是一臺有刷直流電機;是一臺轉(zhuǎn)子只有繞組無鐵芯的有刷直流電機;
有些專家根據(jù)將結(jié)構(gòu)形式上類似空心杯的無槽無刷直流電機也成為空心杯電機,這樣稱呼會產(chǎn)生很大的誤解,兩者從工作原理上存在著本質(zhì)區(qū)別。
空心杯電機屬于有刷直流電機;
空心杯繞組無刷直流電機屬于永磁同步電機;
大家要注意區(qū)分,為了避免歧義建議大家不要將后者成為空心杯電機。從另外一個角度來看空心杯的小慣量和高響應在無槽無刷直流電機身上也無法得到充分的體現(xiàn),那在稱為空心杯電機有什么意義呢?
空心杯電機最大的優(yōu)點當然是空杯,由此給這種電機帶來了其他電機無可比擬的優(yōu)勢:
轉(zhuǎn)子空心結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量極小;機械時間常數(shù)可以做到ms級鐵損小,效率高;永磁體放在杯內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高;但是空心杯結(jié)構(gòu)的空心繞組不得不做成懸臂結(jié)構(gòu),這樣就會帶來繞組結(jié)構(gòu)強度低、功率無法做大、制造水平要求高、價格稍貴的問題。但是這些問題對于高要求的特殊應用場景來說都不成問題。